1 머리말
시공 관리 과정은 실제로 정보 흐름의 과정으로, 상급에서 하급으로 또는 하급에서 상급자로의 세로 흐름 및 동급 간의 가로 흐름을 통해 관리 및 통제 목적을 달성합니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 시공관리명언) 그러나 현재 우리나라 건설 프로젝트 관리 과정에서 정보 흐름은 주로 수동 통계와 보고서 작성 (일부 기업이 컴퓨터를 사용하더라도 주로 필기 보고서를 인쇄된 보고서로 짜는 데 사용됨) 을 채택하고 있으며, 작업량이 크고 비효율적이며 정보의 적시성과 유효성을 보장하기 어렵다.
디지털 지구' 개념이 제기됨에 따라' 디지털화' 시대가 이미 도래했다. 건축공학 분야의 디지털화 개념은 다른 업종 및 분야에 비해 모호하며 디지털 시공 관리 방법에 대한 연구는 더욱 드물다. 따라서 이 글은 주로' 디지털 시공 관리' 라는 개념에서 디지털 시공 관리의 내포와 디지털 시공 관리를 실현할 수 있는 수단을 분석하는 데 주력하고 있다. 디지털 시공 관리는 공사 관리 분야의 필연적인 추세이다. 이 글은 동인의 적극적인 토론을 불러일으켜 디지털 시공 관리에 번영을 가져오는 것을 목표로 한다.
2 디지털 건설 관리 connotation
디지털 지구라는 개념과 마찬가지로 디지털 시공은 모든 공사 과정 정보의 디지털화, 네트워킹, 지능화, 시각화를 포함한 시공 과정을 디지털화하는 것이다. "디지털 시공 관리" 란 디지털 시공을 바탕으로 디지털화 수단으로 공사 문제를 전반적으로 해결하고 정보 자원을 최대한 활용하는 것을 말한다.
디지털 시공 관리는 공간 개념을 활용하여 정보와 데이터베이스를 통합하는 지식 기반 시스템입니다. 그것은 지식의 즐거움과 업데이트를 강조하는 메커니즘과 과정으로, 원시 데이터를 정리, 통계, 분석한 후 정보로 변환하는 데 중점을 두고 있으며, 정보를 충분히 활용하고 즐기면 유용한 지식으로 바꿀 수 있다.
따라서 이 문서에서는 디지털 시공 관리의 내포에 다음과 같은 부분이 포함되어야 한다고 생각합니다.
① 공간 정보 기술;
② 시스템 시뮬레이션 계산;
③ 시각화 및 가상 현실;
④ 다중 에이전트 구축. 디지털 시공 관리의 출현은 공사 진도를 가속화하고, 공사 비용을 절약하고, 공사의 품질을 보장하는 데 큰 역할을 할 것이다.
2. 1 공간 정보 기술
공간 정보는 디지털 시공 관리의 첫 번째 전제 조건이며 시공 현장의 지형, 지형, 건물, 시공 프로젝트 등 모든 공간 정보를 포함합니다. 공간 정보 기술은 주로 원격 감지 기술 (RS), 지리 정보 시스템 (GIS) 및 GPS (Global Positioning System), 즉 3S 등 공간 정보를 처리하는 가장 강력한 도구입니다. 그 중에서도 지리 정보 시스템은 건설 프로젝트 관리에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있다.
지리정보시스템 (GIS) 은 지구과학과 정보과학 사이의 교차 학과로 최근 몇 년 동안 급속히 발전했다. 또한 지형 공간 데이터와 컴퓨터 기술을 결합한 새로운 공간 정보 기술이기도 합니다. 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어의 지원을 받아 시스템 엔지니어링 및 정보 과학 이론을 사용하여 공간 내포가 있는 지리 데이터를 과학적으로 관리하고 종합적으로 분석하여 계획, 관리, 의사 결정 및 연구에 필요한 정보를 제공하는 공간 정보 시스템입니다.
GIS 는 점점 더 커지고 있는 엔지니어링 건설 시스템의 정보를 관리하기 위한 방대한 지리 정보 또는 공간 데이터를 저장, 처리, 전송 및 표시할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다. 현재, 일부 학자들은 GIS 및 디지털 미디어 기술을 기반으로 삼협 엔지니어링 의사 결정 지원 시스템 종합 관리 센터를 개발하여 시각화 환경에서 다양한 미디어 형식으로 의사 결정 사용자에게 다양한 동적 및 정적 시공 정보를 제공하고 의사 결정 효율성을 높이기 위한 효과적인 도구를 제공하고 있습니다 [3]. GIS 는 엔지니어링 지질 탐사, 엔지니어링 위치 분석, 엔지니어링 위험 평가, 시공 평면 계획 등의 엔지니어링 건설 분야에 적합한 정보를 공간 분석 및 시각화할 수 있습니다. 풍부한 쿼리 기능도 GIS 의 두드러진 특징이다. GIS 는 그래픽 조회, 텍스트 조회, 이벤트 조회 및 프로시저 조회를 제공합니다. 이러한 기능을 사용하면 공간 좌표와 관련된 다양한 도면요소 정보 (예: 설계 매개변수 및 시트) 뿐만 아니라 시공 프로세스 정보와 같은 동적 프로세스 정보도 얻을 수 있습니다. 문헌 [4] 도로 시공 관리에 GIS 를 사용하여 노상, 구조물의 시공 진도를 동적으로 반영하고, 언제든지 공사의 변화를 반영하며, 각 구조물의 시공 진도 이미지와 각종 정보의 통계 분석을 실현하였다. 최근 몇 년 동안 3 차원 및 4 차원 데이터 모델이 성숙함에 따라 3 차원 및 4 차원 GIS 가 점차 연구되고 적용되었습니다. 천진 대학 시계는 GIS 기술과 시스템 시뮬레이션 기술을 결합하여 댐 지질 3D 시각화, 지하동실 및 댐 시공 과정의 3D 동적 시연, 전환 흐름 차단 시공 관리, 시공 현장 총평면 배치 등 수리수전 공사 분야에 광범위하게 적용한다. 업계에서 상당한 반향을 일으켰다 [5-7]. 그림 1 에서 볼 수 있듯이 GIS 기술을 적용하여 생성된 수력 공사 현장의 일반 평면도입니다. 또한 인공 지능, 객체 지향, 월드 와이드 웹, 가상 현실 등의 기술을 결합한 새로운 지리 정보 시스템이 끊임없이 등장하여 건설 관리의 디지털화 추세에 부합하기 때문에 엔지니어링 건설 분야에 더욱 심도 있고 광범위하게 적용될 것입니다.
2.2 시스템 시뮬레이션 계산
시스템 시뮬레이션 기술은 1940 년대 후반 이후 컴퓨터 기술의 발전에 따라 점차 형성되는 새로운 학과이다. 유사한 원리, 시스템 엔지니어링 방법, 정보 기술 및 응용 분야 관련 전문 기술을 기반으로 컴퓨터 등의 장비를 도구로 사용하여 시스템 모델을 이용하여 실제 또는 상상 시스템을 동적으로 연구하는 종합 기술 [8] 입니다. 시뮬레이션은 시스템 모델을 구축하여 실제 시스템에 대한 실험 연구를 수행하는 과정입니다. 시뮬레이션 기술이 발달하면서 현대 시뮬레이션 기술은 복잡한 시스템 분석, 연구, 설계, 평가, 의사 결정 및 교육에 없어서는 안 될 수단이 되었습니다.
1970 년대 이후, 외국은 이미 시뮬레이션 기술을 공사 건설 과정 시뮬레이션에 적용했다. 순환 네트워크 시뮬레이션 소프트웨어로 대표되는 일련의 소프트웨어는 터널 공사, 토공 발굴, 교량 건설, 파이프 시공 등 공사 건설 분야에 널리 사용되고 있다. 예를 들어 Halpin 이 공사 건설 과정 시뮬레이션을 위한 CYCLONEMoavenzadeh 가 원가 예측을 위한 터널 시공 시뮬레이션 소프트웨어 TCM 은 토공사 시뮬레이션을 위한 Clemmins SCRAPESIM: CPM 을 카바나거로 대체한다. DISCO 는 황색으로 사용되며 시공 과정의 동적 상호 작용 시뮬레이션 등에 사용됩니다.
모델링 방법 연구가 심화되고 컴퓨터 기술이 급속히 발전함에 따라 시스템 시뮬레이션 기술에 대한 요구가 높아지고 있습니다. 1990 년대 이후 시스템 시뮬레이션 연구는 분산 상호 작용 시뮬레이션, 객체 지향 시뮬레이션, 지능형 시뮬레이션, 시각화 시뮬레이션, 멀티미디어 시뮬레이션 등 [10] 에 초점을 맞추었습니다. 그림 2 는 시각화와 시뮬레이션을 결합하여 생성된 시각화 시공 관리 프로세스를 보여 줍니다.
국내에서 천진대학의 손희항 [13] 은 80 년대 초 처음으로 수력발전공사 건설 분야에 시뮬레이션 기술을 도입했다. 이후 종 등은 대형 지하동실과 콘크리트 댐의 시공 과정, 특히 GIS 기반 시각화 시뮬레이션 이론과 방법을 시뮬레이션해 여러 대형 실제 공사에 성공적으로 적용했다 [14-20]. 다른 연구 기관과 학자들은 시공 과정 시뮬레이션 분야에서도 약간의 일을 했다. 그중 동지 대학교 [2 1] 가 있습니다
방패 터널 공사로 인해 지층 이동이 발생하는 일부 이론은 데이터체 시각화 알고리즘을 기반으로 한 컴퓨터 시뮬레이션 기술을 사용하여 방패 터널 시공 실시간 예측 및 제어 시뮬레이션 소프트웨어를 개발합니다. 우한 수리전력대학과 대련 이공대는 모두 콘크리트 댐 시뮬레이션 연구를 진행한 적이 있다 [22-24] 쓰촨 대학은 주로 지하동실군 시공 과정의 시뮬레이션 계산 [25] 등을 연구한다. 사메 [26] 는 이산시스템을 이용하여 컨테이너 부두의 공정 시스템 설계를 시뮬레이션하여 컨테이너 항구 엔지니어링 설계에 대한 의사 결정 지원을 제공합니다. 증세별 [27] 은 이산사건과 연속사건에 사용할 수 있는 슬램 ⅱ 시뮬레이션 시스템을 소개하고 여러 서비스 스테이션이 있는 토공사 운송 시스템에 대한 팩스 테스트를 실시했다.
2.3 시각화 및 가상 현실 시각화는 과학 컴퓨팅입니다.
시각화 컴퓨팅 [28] 은 컴퓨터 그래픽 및 이미지 처리 기술을 사용하여 과학 계산 과정에서 생성된 데이터 및 계산 결과를 그래픽 또는 이미지로 변환하여 화면에 표시하고 상호 작용하는 이론, 방법 및 기술을 말합니다. VR (VirtualRe ality) 은 컴퓨터 기술을 핵심으로 하는 현대 첨단 기술을 이용하여 시각, 청각, 촉각, 후각이 일체화된 특정 범위의 현실적인 시뮬레이션 환경을 만들어 냅니다. 헬멧 모니터, 스테레오 안경, 데이터 장갑, 데이터 복 등 다양한 감지 장치를 통해 시뮬레이션 환경의 물체와 자연스럽게 상호 작용할 수 있습니다. ), 몰입감 있는 느낌과 경험을 만들어 냅니다.
시각화에 비해 VR 시스템의 사용자와 컴퓨터 간의 상호 작용은 실제 인간과 자연의 상호 작용, 즉 몰입감과 같습니다. VR 시스템에서 사용자는 더 이상 컴퓨터나 방관자가 제공한 정보를 수동적으로 받아들이는 것이 아니라 대화형 입력 장치를 사용하여 가상 개체를 조작하여 가상 세계를 변경할 수 있습니다. 즉, 상호 작용이 우수합니다. VR 시스템을 사용하면 사용자는 정성과 정량이 결합된 환경에서 감성과 이성의 지식을 얻을 수 있어 개념을 심화시키고 새로운 생각, 즉 상상을 싹트게 할 수 있다. 이러한 특징으로 인해 건축공학 분야에서의 가상현실의 응용은 이미 새로운 핫스팟이 되었다.
VR 의 시각적 특성을 이용하여 전체 시공 현장 장면과 시공 과정을 3 차원으로 전시하면 인간의 시각으로 정보를 얻을 수 있는 잠재력을 충분히 발굴할 수 있어 엔지니어와 의사결정자들이 시공 과정의 정보를 극대화하고 시공 조직 설계 방안의 실현 가능성을 효과적으로 검증할 수 있다. 또한 사용자는 데이터 자체가 있는 환경에 들어가 매개변수의 실시간 상호 작용을 통해 서로 다른 구성 시나리오를 비교할 수 있습니다.
가상현실의 상호 작용은 학교 교육이나 훈련원의 효과적인 도구이다. 건축공사 시공과 관리는 실천성이 매우 강한 과정이지만, 실제 조건이 모든 실천 과정을 제공하는 것은 아니다. VR 을 이용하여 가상공사 환경을 조성하고, 학생들이' 참여' 할 수 있도록 하면 학생들의' 실천 체험' 을 높일 수 있다. VR 기술을 이용하여 시공 과정을 시뮬레이션하면 운영자가 작업 과정을 전면적으로 이해하고, 높은 품질과 안전하게 시공 임무를 완수하며, 특히 특수하거나 위험한 작업에 대한 종합 교육을 통해 교육의 안전성을 크게 높이고 교육 비용을 절감할 수 있습니다.
2.4 멀티 에이전트 구축
에이전트는 자신의 설계 목표나 임무를 달성하기 위해 독립적으로 운영되고, 자신의 환경에 적응하며, 끊임없이 환경으로부터 지식을 얻어 자신의 능력을 향상시키고, 학습과 추리 기능을 갖춘 스마트 엔티티를 말한다. 다중 에이전트 시스템 [34] 은 많은 계산 가능한 에이전트 모음입니다. 각 에이전트는 자체 및 환경에서 작동하고 다른 에이전트와 통신할 수 있는 물리적 또는 추상적인 엔티티입니다. 목표는 매우 크고 복잡한 시스템 (소프트웨어 및 하드웨어 시스템) 을 서로 소통하고 조율하며 관리가 용이한 작은 시스템으로 구축하는 것입니다. 다중 에이전트 기술은 인공지능 기술의 질적 비약이다. 다중 에이전트 기술은 자율적이고, 분산되고, 조정되며, 자체 구성, 학습 및 추리 능력을 갖추고 있다. 다중 에이전트 시스템을 사용하여 실제 애플리케이션 문제를 해결하는 것은 견고성과 신뢰성이 강하며 문제 해결의 효율성이 높습니다. 다중 에이전트 기술의 이러한 특성으로 인해 복잡한 대형 시스템 문제를 해결할 때 상당한 이점을 얻을 수 있습니다.
국민경제의 발전과 신기술, 신소재, 신공예의 출현으로 공사 프로젝트의 규모는 끊임없이 확대되고 있으며, 형식은 갈수록 복잡해지고 있으며, 점점 더 많은 단위와 개인이 건설 과정에 참여하고 있으며, 건설 프로젝트 관리에 대한 통일성, 조정성 및 시효성 요구가 갈수록 높아지고 있다. 이런 복잡한 시스템의 경우, 다중 에이전트 기술을 적용하여 공사 건설 임무의 원활한 진행을 보장하는 것이 매우 적합하다.
현재 일부 학자들은 에이전트 기반 엔지니어링 건설 협업 작업 방법을 연구하여 엔지니어링 건설 프로젝트의 효율적인 관리 및 공동 설계를 위한 중요한 도구 [35] 를 제공하고 있습니다. 쩡밍 [36] 은 쑤저우 강 종합 정비 사업의 계획 관리를 바탕으로 다부문 계획 조정 지원 시스템의 에이전트 협력 조직 구조를 제시했다. 입찰에서 공사 원가를 계산하기 위해 대량의 공사량 데이터가 필요하기 때문에 중경대 임옥룡 등은 공사량 계산 에이전트와 가격계산 에이전트를 포함한 다중 에이전트 협업 작업 시스템을 구축하는 아이디어를 제시했다. 노스웨스턴 공대 비축은 설계 자원의 관점에서 건설인을 통해 입찰 모델로 제품 설계 임무를 합리적으로 배분하는 방법을 심도 있게 연구하여 설계 자원의 합리적인 분배와 합리적인 유통을 실현하였다 [38]. 대형 수리공사 물자 공급 시스템은 복잡한 시스템이다. 이를 위해 유삼대 등 [39] 은 공급망 관리 이론과 에이전트 기술을 대형 프로젝트 물자 공급 시스템 연구에 도입했다.
전반적으로, 다중 에이전트 기술의 건축공학 분야에서의 연구와 응용은 여전히 제한되어 있으며, 그 응용의 깊이와 폭은 더욱 넓어져야 한다.
3 디지털 건설 관리 실현
디지털 지구와 마찬가지로 디지털 건설의 실현은 장기적이고 복잡한 공사로, 각종 관련 지식과 기술의 완벽과 발전, 소프트 환경과 하드환경이 모두 없어서는 안 된다. 하드웨어 측면에서는 고속 광대역 인터넷 접속, 대량의 현장 추적 카메라, 무선 인터넷 기능이 있는 컴퓨터, 디지털 장비 등을 준비해야 한다. 프로젝트 시공 지역에서는 각 현장 시공사마다 고급 디지털 설비를 갖추어야 한다. 동시에 현장에는 여러 대의 추적 카메라와 모니터링 장비가 장착되어 있으며, 시공 시 시스템 시뮬레이션 계산과 함께 디지털 시공이 부분적으로 이루어졌다. 소프트 환경 측면에서는 효율적이고 정교한 디지털 시공 관리 기관을 설립하여 시공 전 자료 수집 및 준비를 잘 하고 시공 과정의 관리 및 통제를 강화해야 한다.
4 결론
디지털 시공 관리는 프로젝트 관리 현대화의 필요성이며 디지털 시대의 필연적인 추세이다. 현재의 디지털 시공 관리는 완전히 새로운 개념이지만 관련 이론과 기술은 아직 미숙하지만, 우리가 어떤 방면에서 어느 정도 성과를 거두었다는 것을 알 수 있어야 한다. 이 글은 더 많은 토론을 불러일으키고 디지털 시공 관리의 번영을 촉진하기 위해 디지털 시공 관리의 개념 및 관련 이론적 방법에 대해서만 간략하게 논술한다.
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